Sujet et corrigé Physique-Chimie – Bac STD2A

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Les sujets zéro et les propositions de corrigés de l'épreuve de Physique-Chimie du Bac STD2A seront bientôt disponibles.

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Extrait du sujet :
Document 1 - Tableau : « Le pont de l'Europe », Gustave Caillebotte, 1875
Gustave Caillebotte naît en 1848. Après une licence de droit, Caillebotte se consacre à la peinture.
Document 2 - La réflectographie infrarouge
La lumière infrarouge est absorbée par des pigments et substrats différents du spectre visible. Ainsi, elle traverse de nombreuses couches de peintures opaques à la lumière visible, mais est absorbée par d'autres, notamment les couches à base de carbone et les accumulations de peintures. Les préparations de fond de toile reflètent la lumière infrarouge.
Lorsqu'on filme en lumière infrarouge, les éléments de peintures visibles sont traversés par le rayonnement. Les éléments de dessin à la mine de plomb ou au carbone absorbent quant à eux la lumière. Le fond reflète le rayonnement vers l'optique de la caméra, formant une image des couches profondes de la toile. Une variation de la fréquence permet enfin de mettre en évidence les matériaux réfléchissants et absorbants.
D'après Wikipédia.

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Extrait du corrigé :
A 1. Une peinture se compose d'un liant (sorte de pâte), d'une matière colorante (pigment ou colorant) et d'un diluant (apportant une certaine fluidité à la peinture, favorisant son application)
2. Le pigment est insoluble dans le milieu qu'il colore, contrairement au colorant. Il est constitué de petites particules à l'état solide.
3. Siccativation : processus selon lequel l'huile sèche. Il s'agit d'un phénomène d'oxydation dû au dioxygène de l'air, par lequel les chaînes carbonées des esters d'acide gras constituant l'huile vont se lier par pontage. On parle de réticulation. De ce fait les molécules ne peuvent plus glisser les unes par rapport aux autres. La matière acquiert une certaine rigidité. C'est un processus d'oxydation par O2.
4. 400nm – 800 nm (750 nm selon certains auteurs)
5. Rayons ultra-violets, rayons X , voire les rayons gamma.
6. Nombreux pigments utilisés en peinture sont transparents aux infra-rouges qui peuvent atteindre les couches profondes. Par contre, des matériaux comme le carbone absorbe les infra-rouges. La réflectométrie IR permet souvent de voir les dessins préparatoires. C'est le cas dans l'oeuvre présentée. On peut donc supposer que le crayon utilisé contenant du carbone (fusain ou graphite ... )

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Voici un extrait du sujet
L'énigme Vermeer
Une exposition intitulée « Vermeer et les maîtres de la peinture de genre » a été organisée au musée du Louvre du 22 février au 22 mai 2017. Johannes Vermeer, peintre néerlandais né en 1632 et décédé en 1675, a révolutionné la peinture. Dans l'un de ses célèbres tableaux, « La Laitière », l'aspect réaliste est saisissant. Ce tableau, sous plusieurs aspects, ressemble à une photographie : on se demande si le peintre n'aurait pas utilisé du matériel d'optique pour réaliser son oeuvre. Cependant, il n'y a aucune preuve écrite ; c'est une énigme, « L'énigme Vermeer ».
Le but de ce sujet est d'étudier des techniques qui auraient pu être utilisées par Vermeer, aussi bien du point de vue de l'optique que de celui de l'enregistrement de l'image, en s'appuyant sur des documents et une modélisation. Document 2 - Vermeer et le mystère de la chambre noire
Lorsque Vermeer peint « La Laitière », il est encore un tout jeune peintre. C'est un de ses plus célèbres tableaux. Cette composition fourmille d'indications pour les experts qui traquent le secret de la technique de Vermeer. Toute leur attention s'est d'abord fixée sur la trame lumineuse disposée devant tous les objets situés au premier plan de la toile : le pain, la corbeille, le pichet de grès bleu. Ils se sont aperçus que cette fameuse trame lumineuse rendait tous ces objets presque flous, alors qu'au deuxième plan, le clou sur le mur et la panière d'osier sont d'une netteté parfaite. Comme si une mise au point avait été faite sur le plan le plus éloigné ! D'où l'hypothèse maintes fois formulée, mais jamais jusqu'à aujourd'hui réellement prouvée : et si Vermeer avait utilisé la chambre noire (camera obscura) pour rendre cet effet stupéfiant ? La chambre noire est l'ancêtre de l'appareil photographique. Il s'agit d'une boîte dans laquelle la lumière pénètre seulement par un petit trou. …]. Ce procédé a été révélé au début du XIe siècle par le père de l'optique moderne, le savant Ibn al-Haytham. Léonard de Vinci le décrit avec beaucoup de précision dans son « Traité de la peinture ».

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Extrait du corrigé :

Partie B

B.1 C'est la plage de netteté acceptable dans l'espace objet, compte tenu du choix d'un critère de netteté. Les images des objets situés dans le « zone de netteté » seront considérées comme nettes sur le capteur positionné par rapport à une distance de mise au point donnée. Sur le document 4, la profondeur de champ est représentée par un segment limité par un premier plan net et un dernier plan net.

B.2 Le document montre, de haut en bas, que la profondeur de champ augmente avec la distance de mise au point. Elle augmente lorsque la focale diminue (le grand angle autorise une profondeur de champ plus grande). Enfin, la profondeur de champ augmente avec le nombre d'ouverture. Un diaphragme très ouvert donnera une faible profondeur de champ. Les trois paramètres sont donc : la distance de mise au point, la focale et le diaphragme.

B.3 Dans le cas d'un portrait, il est judicieux de jouer sur l'ouverture du diaphragme. En effet un changement de focale risquerait de déformer l'image. En choisissant une ouverture assez grande (nombre d'ouverture faible), le portrait pourra se détacher nettement de l'arrière-plan qui sera ainsi flouté. Il faudra toutefois veiller à faire une mise au point précise.

B.4 L'examen du tableau montre que l'artiste de Vermeer montre que les objets du premier plan sont reproduits de façon floue tandis que d'autres situés à une distance plus éloignée (clou sur le mur et panier d'osier) sont reproduits avec une grande netteté. Cela laisse penser que Vermeer a reproduit fidèlement les effets produits par l'introduction d'une lentille convergente à l'entrée de la chambre noire.

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Extrait du sujet :
Partie A - Le musée Soulages (6 points)
Le musée Soulages est un musée d'art contemporain situé à Rodez, dans l'Aveyron. Construit pour y exposer des œuvres du peintre français Pierre Soulages, il est également appelé à recevoir des expositions temporaires d'autres artistes contemporains.
Il obtient le label « Musée de France » le 20 décembre 2005, avant même que la première pierre ne soit posée.
Son inauguration s'est effectuée le 30 mai 2014. Conçu comme « un musée dans un jardin », il prend la forme d'un long socle duquel émergent cinq volumes d'acier rouge corrodé.
Document 1
L'acier Corten est un acier auto-patiné à corrosion superficielle forcée, utilisé pour son aspect et sa résistance aux conditions atmosphériques, dans l'architecture, la construction et l'art, principalement en sculpture d'extérieur.
L'acier Corten est un acier dont la teinte évolue dans le temps, sur une période variable selon les conditions d'exposition. Il doit être choisi pour cette qualité. Les différences de nuance de teinte dépendent notamment de l'exposition des surfaces à la lumière, l'humidité, etc. Malgré les traitements de vieillissement accéléré, le stade de la maturité complète (passivation) n'est pas atteint lors de la livraison.

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Extrait du corrigé :
L'acier est constitué de fer et d'un faible pourcentage de carbone.
A.2 La corrosion est l'oxydation lente d'un métal pour le dioxygène de l'air.
A.3 La lumière et l'humidité peuvent modifier l'aspect extérieur de l'acier Corten.
A.4 Passivation : une couche d'oxyde se forme en surface et empêche l'oxydation de se poursuivre en profondeur.
L'aluminium se prête naturellement à ce phénomène, mais le fer pur non.
Il doit être protégé. L'acier Corten est traité pour qu'il se passive au cours du temps (après la livraison)
A.5.1 Fe = Fe 2+ + 2 e
A.5.2 Le fer métal est le réducteur (il peut perdre des électrons) L'ion ferreux Fe2+ est l'oxydant (il peut gagner des électrons)
A.6.1 O2 + 4 H+ + 4 e 2 H2O
A.6.2 Le dioxygène est l'oxydant (il capte des électrons en se transformant)
A.7 2 Fe + O2 + 4 H+ 2 Fe2+ + 2 H2O
A8 Le fer pur subirait une corrosion en profondeur avec le temps et rouillerait complètement. Tandis que l'acier Corten va s'auto-protéger avec le temps grâce au phénomène de passivation différé.
De plus, les teintes prises au cours du temps par l'acier Corten présentent un intérêt esthétique.
B.1 Le principal constituant du verre est la silice, ou oxyde de silicium. Formule SiO2
B.2 Il s'agit d'un verre muni d'un dispositif électronique qui permet d'en régler la transparence.
B.3 Le Plomb est un métal.
B.4 Un verre translucide laisse passer la lumière mais l'on ne peut « voir » à travers, contrairement à un verre transparent.
B.5.1 Les longueurs d'onde du visible s'étendent entre 400 et 800 nm.
B.5.2 Rayons X rayons UV visible rayons infra-rouges NB : ce corrigé est édité par Studyrama. Il s'agit d'une proposition de corrigé qui ne saurait tenir lieu de corrigé officiel. Toute reproduction sans accord est strictement interdite.

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Extrait du sujet : Partie A. Le troc (3 points) Le troc existe depuis que l'homme est apparu sur la Terre. Il a en effet commencé dès qu'un être suffisamment intelligent a pu comprendre qu'il pouvait échanger un silex contre une peau de bison sans devoir aller le chasser lui-même ...

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extrait du corrigé : PARTIE A LE TROC (3 points) PARTIE B LA MONNAIE (4,5 points) B1 Corrosion B2 Le dioxygène de l'air ; l'eau ; la salinité, le gaz carbonique dans le cas de la corrosion du cuivre. B.3.1 Un alliage est un mélange de deux métaux. Ex : l'inox : alliage fer + chrome (environ 10%). On peut aussi citer le laiton (cuivre + zinc). B.3.2 Terres cuites (silicate d'alumine hydraté). Ex : porcelaine, grès, faïence. B.4.1 Ni Ni2+ + 2 e B.4.2 Le nickel métal est le réducteur (il va perdre des électrons) B.5 L'ion nickel est encore réducteur. En effet, dans NiO2 l'oxygène est à l'état d'ion O2-. La molécule de dioxygène O2 a donc gagné 4 e, alors que 2 e sont apportés dans la demi-équation. L'ion nickel Ni2+ a donc perdu 2 e. Il est donc réducteur.
NB : ce corrigé est édité par Studyrama. Il s'agit d'une proposition de corrigé qui ne saurait tenir lieu de corrigé officiel. Toute reproduction sans accord est strictement interdite.

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Extrait du sujet 2015



Document 1 : Gravure à « l'eau forte » (acide nitrique) La gravure à l'eau forte est une méthode de reproduction ancienne. Ce procédé de gravure sur métal s'effectue par l'intermédiaire d'un acide. […] Une planche de métal (fer ou cuivre) est recouverte sur ses deux faces d'une fine couche de vernis destinée à la protéger de la morsure de l'acide. À l'aide d'une pointe dure, le graveur entaille le vernis selon le tracé du dessin qu'il veut obtenir. Il fait ainsi apparaître, par endroits, le métal débarrassé de sa couche protectrice. Ce sont ces parties du métal dénudé qui seront attaquées, lorsque le graveur plongera la plaque dans son bain d'eau forte. L'action de celle-ci jugée suffisante, le graveur sort la plaque, la rince à l'eau claire, puis enlève le vernis protecteur, découvrant ainsi toute la surface de la planche, qui présente des creux aux endroits où l'acide a agi. […] La plaque peut alors être encrée puis mise sous presse.

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Extrait du corrigé 2015

A.1
A.1.1
A.1.1.1 Le rôle du vernis est un rôle protecteur qui protège de l'attaque de l'acide.
A.1.1.2 Le bain permet l'attaque de l'acide sur le métal.
A.1.1.3 Le bain à l'eau claire permet de stopper la réaction et enlever les ions produits.
A.1.2
A.1.2 ;2 Le métal cuivre est un réducteur, c'est-à-dire qu'il cède des électrons.
NB : ce corrigé vous est proposé par Studyrama. Il s'agit d'une proposition de corrigé qui ne saurait tenir lieu de corrigé officiel. Toute reproduction sans accord est strictement interdite.

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Extrait
NAUFRAGES
Partie A : le naufrage de la frégate Méduse
A.1. Le tableau noircit
A.2. L'analyse aux rayons X
Partie B : le naufrage du Titanic
B.1. Structure métallique de la coque
B.2. Les objets témoins du naufrage.
Partie C : le naufrage de L'Erika
C.1. Réglage de l'appareil photographique
C.2. Les photographies du naufrage

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Nous avons demandé à un correcteur de plancher en même temps que vous sur le sujet et de vous donner ses éléments de réponse, pour vous permettre de les comparer avec votre copie. Extrait
Partie A : Le naufrage de la frégate Méduse
A.1. Le tableau noircit
A.1.1. Un pigment est une substance chimique colorante insoluble dans le milieu qu'elle colore.
A.1.2. Lorsqu'il reçoit de la lumière visible, le bitume de couleur noire ne sèche pas.
A.1.3. Les couches supérieures étant sèches, elles exercent une pression sur le bitume qui s'étale sur le tableau le rendant noir.
A.1.4. Le bitume n'a pas changé de couleur au contact de la lumière.
A.2. L'analyse aux rayons X
A.2.1 Etudier les oeuvres sous différents rayonnements électromagnétiques permet d'apporter des informations essentielles sur l'état des oeuvres et sur les techniques utilisées. Les informations qu'apportent les différents rayonnements sont également essentielles pour leur restauration ou leur conservation.
A.2.2. L'oeil humain est capable de voir les rayonnements ayant une longueur d'onde située entre 400 et 800 nm. Les rayons
Attention toutefois, il s'agit bien d'une proposition de corrigé et pas d'un corrigé officiel...

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